光学系统、光学装置和制造光学系统的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于像捕捉光学系统，诸如数码相机、胶片相机和摄像机的最佳光学 系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，已经提出了具有广角的小型单焦点镜头（例如，见专利文献1)。用于小型 数码相机的大多数变焦镜头近来使用可伸缩型镜筒-当不使用相机时，该镜筒缩回相机中 的公知镜筒。此外，正如变焦镜头，已经提出了当不使用相机时，使镜筒缩回相机中，并且相 对于无限远的物点，其焦距不会改变的具有广角的广角单焦点镜头。
[0003] 现有技术清单
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1:日本专利公开号No. 2011-076021 (A)
[0006] 专利文献2:日本专利公开号No. 2008-40033 (A)
【发明内容】
[0007] 技术问题
[0008] 然而，在常见广角镜头的情况下，该光学系统的全长（totallength)很长，并且前 透镜直径很大。因此，将这种镜头用于当不使用时使镜筒缩回相机的小型相机不利于小型 化这种相机。此外，常见单焦点广角镜头不具有足够的亮度，并且光学系统的全长很长。
[0009] 鉴于上文，本发明的目的是提供具有小型化和高光学性能的光学系统和光学装 置，并且制造该光学系统的方法。
[0010] 技术方案
[0011] 为实现该目的，根据本发明的第一方面的光学系统按从物体侧的顺序，具有：具 有负屈光力的第一透镜；作为正弯月透镜并且具有面向物体的凸表面的第二透镜；孔径光 阑；以及具有面向物体的凸表面的第三透镜，并且该光学系统满足下述条件式。
[0012] 6.6<|fl2/f
[0013] 其中，f12表示所述第一透镜和所述第二透镜的合成焦距，以及f?表示所述光学系 统的焦距。
[0014] 在根据本发明的第一方面的光学系统中，优选所述第一透镜是具有面向像的凹表 面的负弯月透镜。
[0015] 在根据本发明的第一方面的光学系统中，优选所述第三透镜具有正屈光力。
[0016] 在根据本发明的第一方面的光学系统中，优选位于离像最近的透镜的像侧表面是 非球面。
[0017] 在根据本发明的第一方面的光学系统中，优选所述第一透镜、第二透镜和第三透 镜均是球面透镜。
[0018] 在根据本发明的第一方面的光学系统中，优选满足下述条件式。
[0019] 0. 75<{(-fl)/d}/f<l. 20
[0020] 其中，fl表示所述第一透镜的焦距，以及d表示从所述第一透镜的物体侧表面到 位于离像最近的透镜的像侧表面的光轴上的距离。
[0021] 根据本发明的第一方面的光学装置，包括上述光学系统的任何一个。
[0022] 根据本发明的第一方面的制造光学系统的方法是用于下述光学系统的方法，该光 学系统按从物体侧的顺序，包括：具有负屈光力的第一透镜；作为正弯月透镜并且具有面 向物体的凸表面的第二透镜；孔径光阑；和具有面向物体的凸表面的第三透镜，该方法包 括：将每一透镜组装在镜筒中，使得满足下述条件式。
[0023] 6. 6<|fl2/f
[0024] 其中，fl2表示所述第一透镜和所述第二透镜的合成焦距，以及f?表示所述光学系 统的焦距。
[0025] 根据本发明的第二方面的光学系统，按从物体侧的顺序，具有：第一透镜组、孔径 光阑和第二透镜组，所述第一透镜组按从物体侧的顺序，包括负透镜和正透镜；所述第二透 镜组包括作为面向物体的凸表面的、离物体最近的透镜表面，以及设置为离像最近的正透 镜，并且该光学系统满足下述条件式。
[0026] 0. 172<Llr2/L2r2<0.700
[0027] 其中，Llr2表示所述第一透镜组的负透镜的像侧透镜表面的曲率半径，以及L2r2 表示所述第一透镜组的正透镜的像侧透镜表面的曲率半径。
[0028] 在根据本发明的第二方面的光学系统中，优选所述第一透镜组具有正屈光力，以 及所述第一透镜组的负透镜具有面向像的凹表面。
[0029] 在根据本发明的第二方面的光学系统中，优选满足下述条件式。
[0030] 1. 00<fl/f2<9. 00
[0031] 其中，fl表示所述第一透镜组的焦距，以及f2表示所述第二透镜组的焦距。
[0032] 在根据本发明的第二方面的光学系统中，优选所述第二透镜组中，设置为离像最 近的正透镜是具有面向像的凸表面的弯月透镜。
[0033] 在根据本发明的第二方面的光学系统中，优选所述第二透镜组具有至少两个胶合 透镜。
[0034] 在根据本发明的第二方面的光学系统中，优选满足下述条件式。
[0035] 1. 9<TL/f<2. 5
[0036] 其中，TL表示从所述光学系统中离物体最近的透镜表面到近轴像面的长度，以及 f表示所述光学系统的焦距。
[0037] 在根据本发明的第二方面的光学系统中，优选所述第二透镜组按从物体侧的顺 序，包括：具有面向物体的凸表面的正透镜和具有面向像的凹表面的负透镜的胶合透镜； 具有面向物体的凹表面的负透镜和具有面向像的凸表面的正透镜的胶合透镜；以及具有面 向像的凸表面的正弯月透镜。
[0038] 在根据本发明的第二方面的光学系统中，优选所述第二透镜组包括为非球面的至 少一个表面。
[0039] 根据本发明的第二方面的光学装置，包括上述光学系统的任何一个。
[0040] 根据本发明的第二方面的制造光学系统的方法是制造下述光学系统的方法，该光 学系统按从物体侧的顺序，包括：第一透镜组、孔径光阑和第二透镜组，该方法包括：将每 一透镜组装在镜筒中，使得所述第一透镜组按从物体侧的顺序，包括负透镜和正透镜；所述 第二透镜组包括设置为离物体最近且是面向物体的凸表面的透镜表面以及设置为离像最 近的正透镜，并且满足下述条件式。
[0041] 0. 172<Llr2/L2r2<0. 700
[0042] 其中，Llr2表示所述第一透镜组的负透镜的像侧透镜表面的曲率半径，以及L2r2 表示所述第一透镜组的正透镜的像侧透镜表面的曲率半径。
[0043] 有益效果
[0044] 本发明能提供小型并且具有高光学性能的光学系统和光学装置，以及制造该光学 系统的方法。
【附图说明】
[0045] 图1是图示根据实例1的光学系统的构造的截面图；
[0046]图2是示出在聚焦无限远时，根据实例1的光学系统的各种像差的图；
[0047] 图3是图示根据实例2的光学系统的构造的截面图；
[0048]图4是示出在聚焦无限远时，根据实例2的光学系统的各种像差的图；
[0049] 图5是图示根据实例3的光学系统的构造的截面图；
[0050]图6是示出在聚焦无限远时，根据实例3的光学系统的各种像差的图；
[0051] 图7示出包括根据由实例1至3表示的实施例的光学系统的数码相机（光学装 置），其中，图7A是正视图，以及图7B是后视图；
[0052] 图8是沿图7A中的A-A'线的截面图；
[0053] 图9是图示制造根据由实例1至3表示的实施例的光学系统的方法的流程图；
[0054] 图10是图示根据实例4的光学系统的构造的截面图；
[0055]图11是示出在聚焦无限远时，根据实例4的光学系统的各种像差的图；
[0056] 图12是图示根据实例5的光学系统的构造的截面图；
[0057]图13是示出在聚焦无限远时，根据实例5的光学系统的各种像差的图；
[0058] 图14是图示根据实例6的光学系统的构造的截面图；
[0059] 图15是示出在聚焦无限远时，根据实例6的光学系统的各种像差的图；
[0060] 图16是图示根据实例7的光学系统的构造的截面图；
[0061]图17是示出当聚焦无限远时，根据实例7的光学系统的各种像差的图；
[0062] 图18是图示根据实例8的光学系统的构造的截面图；
[0063] 图19是示出当聚焦无限远时，根据实例8的光学系统的各种像差的图；
[0064] 图20示出包括根据由实例4至8表示的实施例的光学系统的数码相机（光学装 置），其中，图20A是正视图，以及图20B是后视图；
[0065] 图21是沿图20A中的A-A'线的截面图；以及
[0066] 图22是图示制造根据由实例4至8表示的实施例的光学系统的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0067] 现在，将参考图，描述实施例1。
[0068] 如图1所示，实施例1的光学系统WL按从物体侧的顺序，包括具有负屈光力物第 一透镜L1、作为具有面向物体的凸表面的正弯月透镜的第二透镜L2、孔径光阑S和具有面 向物体的凸表面的第三透镜L3,并且光学系统WL满足下述条件式（1)。
[0069] 6. 6<|fl2/f-(1)
[0070] 其中，f12表示第一透镜L1和第二透镜L2的合成焦距，以及f表示光学系统WL的 焦距。
[0071] 在设计成像光学系统，诸如摄影镜头中，通常难以实现更广视角和更大孔径，而不 增加光学系统的尺寸。当孔径变得越大时，变得难以在校正彗差和像散的同时，校正球面像 差。此外，如果加宽视角而不增加光学系统的尺寸，变得难以校正球面像差、像散和各种色 差。
[0072] 在具有上述构造的根据该实施例的光学系统WL中，然而，能在不使用相机时， 使镜筒缩回到相机中，即使光学系统的尺寸小，也能实现亮度（Fno:约2. 8)和广角（约 75° )，并且使用少量透镜，能良好地校正球面像差、彗差和色差。此外，通过最小化缩回状 态中的镜筒部分的厚度，该光学系统WL有助于使相机更薄。
[0073]将光学系统WL设计成反焦型（retrofocustype)，其中，使具有正屈光力的透 镜组设置为比具有屈光力的第一透镜L1更接近像，因此，能抑制包括彗差和场曲的各种像 差，并且即使光学系统的尺寸小，也能增加视角。
[0074] 此外，孔径光阑S设置在第二透镜L2的像侧上，因此，能在保持最接近物体的第一 透镜L1的有效直径小的同时，良好地校正畸变和场曲。
[0075] 条件式（1)规定第一透镜L1和第二透镜L2的合成焦距。通过满足条件式（1)，能 减少彗差和畸变。
[0076] 如果当未到达条件式（1)的下限值时，合成焦距H2是为正值，那么第二透镜L2 的屈光力变得太高。这增加了第二透镜的像侧表面的曲率半径，因此，向外彗差增加并且校 正这种情形变得困难。如果当未达到条件式（1)的下限值时，合成焦距H2为负值，第二透 镜L2的屈光力变得过低。这